Kiina lähetti avaruuteen kvanttisatelliitin Gobin autiomaasta elokuun lopulla. Se tekee kolmen kuukauden ajan kokeita, jotka voivat mullistaa tiedonvälityksen salauksen. Kuv: CHINA DAILY
Kiina lähetti avaruuteen kvanttisatelliitin Gobin autiomaasta elokuun lopulla. Se tekee kolmen kuukauden ajan kokeita, jotka voivat mullistaa tiedonvälityksen salauksen. Kuv: CHINA DAILY

Jos kvanttisalaus toimii Maan ja avaruuden välillä, taivaalle nousee kvanttisatelliittien verkosto.

Kiina lähetti elokuussa avaruuteen tietoliikennesatelliitin, joka käyttää ja testaa kvanttiviestintää. Noin 600 kilon painoinen satelliitti kohosi taivaalle Jiuquanin avaruuskeskuksesta Gobin autiomaasta.

Kiina kutsuu laitetta kvanttitieteelliseksi satelliitiksi Quessiksi. Sille on annettu myös nimi Mozi muinaisen kiinalaisen filosofin mukaan. Mozi teki aikoinaan ensimmäisiä optisia eli valoon liittyviä kokeita.

Tällä kertaa fyysikot testaavat avaruudessa oudompaa valon ja hiukkasten käyttäytymistä. He kokeilevat, lomittuvatko valohiukkaset eli fotonit häiriöttä avaruuden tyhjässä tilassa ja pitkienkin matkojen päästä.

Lomittumisessa kahden tai useamman hiukkasen tai niiden systeemin ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa, vaikka ne ovat erillään ja hyvinkin kaukana toisistaan.

Kärjistäen: jos kahta kvanttinoppaa heitetään Maassa ja Kuussa samaan aikaan, ne molemmat antavat saman numeron.

Ilmiö toimii atomien ja sitä pienempien hiukkasten maailmassa, jossa on omat kvanttimekaaniset lakinsa. Se tuntuu arkijärjen vastaiselta, mutta sitä on testattu lukemattomia kertoja Maan päällä eri kokeissa. Niitä on tehty niin massattomilla valohiukkasilla kuin massallisillakin hiukkasilla.

Maan päällä hiukkasten etäisyyttä toisistaan on venytetty kokeissa yhä suuremmaksi ja testattu, miten kaukaa tämä kvantti-ilmiö voi toimia.

Jonkinlainen maailmanennätys lomittumisessa on nyt 143 kilometriä. Kokeen toteutti Kanarian saarilla laserien avulla itävaltalainen valokvanttien tutkija, fyysikko Anton Zeilinger vuonna 2012. Nyt kvanttikokeet ovat siirtymässä avaruuteen, pieneen paineeseen ja painovoimaan.

Hanketta avaruudessa johtaa kiinalainen fyysikko Pan Jianwei, joka väitteli tohtoriksi Wienin yliopistossa juuri fyysikko Zeilingerin opeissa.

Zeilinger on mukana myös Kiinan satelliittihankkeessa. Hän on yrittänyt käännyttää Euroopan avaruusjärjestöä Esaa samanlaiseen kokeeseen jo vuodesta 2001, mutta Esa on pitänyt hanketta liian kalliina.

Satelliitti Quess tekee kokeita kolme kuukautta. Satelliitissa on kide, jonka avulla voidaan tuottaa lomittuneita fotonipareja. Tieto niistä eli niin sanottu kvanttiavain välitetään Maahan.

Jos koe onnistuu, Kiina lähettänee avaruuteen 2020-luvun aikana satelliittien verkoston, joka käyttää viestinnässä ns. kvanttisuojausta. Siinä kvanttien tilan avulla voidaan vahtia, ettei kukaan pääse lukemaan salattuja viestejä.

Tulevaisuudessa kaikki muutkin satellittit siirtyisivät melko varmasti käyttämään kvanttisalausta. Suuri osa maailman satelliiteista on sotilaallisia tai viestintäsatelliitteja. Molemmille tiedon salaaminen on hyvin tärkeää. Nykyisellään viestien välitystä voidaan vakoilla, ja niin tehdään.

Quess kiertää maata noin 500 kilometrin korkeudessa, ja sen kiertoaika Maan ympäri on 90 minuuttia. Siksi se voi olla yhteydessä yhdelle maa-asemalle vain lyhyen aikaa.

”Nyt tutkijat voivat tarkistaa, lomittuvatko hiukkaset jopa 1 200 kilometrin päässä toisistaan”, sanoo kvanttikaasuihin ja -nesteisiin Turun yliopistossa perehtynyt fyysikko ja vapaa tiedetoimittaja Jarmo Wallenius.

”Lomittuneiden fotonien käyttäytymistä voidaan nyt testata Maan teleskooppien ja satelliitin välillä”, sanoo Wallenius.

”Avaruudessa fotonien pitäisi kuitenkin säilyttää tilansa vielä paremmin ja pitemmillä matkoilla, koska siellä vallitsee lähes tyhjiö.”

Häiriöitä on siis kvanttien viestinnässä paljon vähemmän.

Vesistöissä kasvavat toukat imevät muovia itseensä.

Mikromuovi eli alle viiden millin kokoinen ja vielä huomattavasti pienempi muovisilppu on tiedostettu valtavaksi ongelmaksi merissä ja vesistöissä.

Vaatteista, kosmetiikasta ja muista tuotteista irtoava mikromuovi päätyy luontoon eikä poistu sieltä. Ravinnon mukana sitä päätyy eläimiin, ja muovi kiertää ravintoketjussa.

Nyt Belfastin ja Readingin yliopistojen tutkijat ovat tehneet huolestuttavan havainnon. Hyttyset ja muut hyönteiset levittävät mikromuovia myös maanpäällisiin ravintoketjuihin, he raportoivat Biology Letters -lehdessä.

Hyönteisten toukat kasvavat vedessä, jossa ne siivilöivät mikroskooppisia muovinpalasia sisäänsä ruoan mukana. Muovi säilyy toukassa, kun se muodonmuutosten myötä kasvaa aikuiseksi hyönteiseksi.

Tutkijat syöttivät lintuhyttysen toukille mikroskooppisia muovinpalasia, kooltaan 2–15 mikrometriä. Mikrometri on millimetrin tuhannesosa. Mitä pienempää muovi oli, sitä enemmän sitä päätyi toukkiin.

Ällistyttävä havainto oli, että muovi ei hävinnyt toukista mihinkään, kun ne kokivat muodonmuutoksen ja kasvoivat aikuisiksi. Täysikasvuisessa lintuhyttysessä muovia oli huomattavia määriä.

”Toukat suodattavat ravintoa suuhunsa eivätkä ne erota, mikä on muovia ja mikä ruokaa. Ne syövät levää, joka on suunnilleen saman kokoista kuin mikromuovi”, kertoo eläintieteen professori Amanda Callaghan Belfastin yliopistosta The Guardian -lehdessä.

Callaghan pitää erittäin todennäköisenä, että myös muiden hyönteislajien vedessä elävät toukat syövät mikromuovia ja kuljettavat sitä aikuisina ympäriinsä. Hyönteiset päätyvät ruoaksi muun muassa linnuille, lepakoille ja hämähäkeille, ja sitä kautta muovia kulkeutuu maanpäällisiin ravintoketjuihin.

”Hyönteisparvien mukana muovia voi nousta ilmoille suuria määriä. Se on todella masentavaa. Tämä muovi ei katoa ikinä mihinkään”, tutkimusta johtanut Callaghan valittelee.

Englannissa mikromuovia on löydetty jo esimerkiksi päivänkorennoista ja vesiperhosista. Walesin joissa jopa puolella tutkituista hyönteisentoukista on mikromuovia sisuksissaan.

Merilinnuistakin on jo löydetty mikromuoveja, mutta aiemmin ei ole tutkittu, voisivatko ne levitä ravinnosta hyönteisten välityksellä.

”Tämä on aiemmin tuntematon reitti. Se altistaa sellaisetkin eläimet, jotka tavallisesti eivät muoville altistu. Emme vielä tiedä vaikutuksia”, Callaghan sanoo.

Valveilla makaaminen tekee vuoteesta vihollisen, joka estää nukkumisen.

Hyvä yöuni on terveytemme elintärkeitä peruspilareita. Se elvyttää kehon, uudistaa soluja, hoitaa mieltä, huoltaa muistia ja suojaa sairauksilta.

Univaje toimii päinvastoin ja on elimistölle myrkkyä.

Se heikentää muistia, häiritsee tunne-elämää, koettelee aineenvaihduntaa ja immuunipuolustusta ja altistaa sairauksille, kuten diabetekselle, sydän- ja verisuonitaudeille, mielenterveyden häiriöille ja aivorappeumille, esimerkiksi Alzheimerin taudille.

Jokainen nukkuu joskus huonosti, mutta toisilla univaikeudet kroonistuvat. Paradoksaalisesti ihminen alkaa silloin pelätä, ettei saa unta, niin paljon, ettei saa unta. Sänky ei ole enää ystävä vaan vihollinen.

Perinteisesti pitkäaikaista unettomuutta on hoidettu lääkkeillä, mutta nykyisin niitä ei enää suositella. Tilalle on tullut lääkkeettömiä vaihtoehtoja, kuten kognitiivis-behavioraalinen cbt-terapia.

Sänky on vain nukkumista varten

Cbt-terapian ytimessä on nukkumista haittaavien pelkojen ja muiden kielteisten ajatusmallien horjuttaminen ja purkaminen.

Tässä yksi tärkeä keino on rajoittaa vuoteessa oloa, sillä pahimmillaan oma sänky on uniongelmaiselle ärsyke, joka estää nukkumisen. Hän on ehdollistunut siihen, että sängyssä odottaa kurja yö.

”Tarkoituksena ei ole rajoittaa nukkumista vaan vuoteessa oloa. Jokainen vuoteessa valveilla oltu hetki vahvistaa negatiivista yhteyttä valveen ja vuoteen välillä”, sanoo Helsingin uniklinikan toiminnanjohtaja Anne Huutoniemi, joka hoitaa uniongelmaisia cbt:llä.

Käytännössä ensin arvioidaan, miten kauan uneton todellisuudessa nukkuu silloin, kun kokee, ettei nuku silmän täyttä. Jos keskiarvoksi saadaan vaikkapa 5,5 tuntia yössä, siitä tehdään vuoteessaoloaika, ja ihminen alkaa mennä nukkumaan vuoteessaoloaikansa verran ennen tavanomaista ylösnousuaikaansa.

Aluksi aikataulua noudatetaan kaksi viikkoa. Jos uneton ei saa unta puolen tunnin kuluessa sänkyyn menosta tai herää yöllä ja virkistyy, hänen on noustava sängystä ja pysyttävä sieltä poissa, kunnes vireys taas vaihtuu väsymykseen.

Jos kahden viikon jälkeen suurin osa sovitusta vuodeajasta kuluu unessa, nukkumaanmenoa voidaan alkaa aikaistaa 15 minuuttia viikossa. Tätä jatketaan, kunnes saavutetaan ideaaliaika, joka kerryttää unta sopivasti.

 

Lue lisää

Tiede-lehdessä 11/2018 on pitkä artikkeli, jossa lääketieteeseen erikoistunut tiedetoimittaja Mari Heikkilä kertoo, miten aivot ehdollistuvat pelkäämään nukkumaan menoa, miten hyviä tuloksia cbt-hoito on tuottanut ja miten itse kukin voi auttaa itseään nukahtamaan helpommin.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa paperilehti tai iPad-digilehti.

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea artikkelin kirjautumalla tilaajatunnuksillasi Digilehdet-palveluun.

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Ellet ole tilaaja, voit hyödyntää maksutonta tutustumistilausta, joka tarjoaa neljän viikon lukuoikeuden Tiede-lehden artikkeleihin.

Pääset tekemään tilauksen klikkaamalla tätä artikkelilinkkiä.